Весна 16 курс 3 ОрТОР / Теория АД / ТАДСтарков / Ekzamen_voprosy (1)

энергию можно представить как сумму внутренней кинетической энергии состояния и внутренней потенциальной энергии этих частиц: U = Uкин + Uпот ,

В идеальных газах нет сил взаимодействия между частицами вещества, поэтому внутренняя энергия таких газов определяется только внутренней кинетической энергией U = Uкин , Дж/кг

С увеличением температуры возрастает скорость хаотического движения частиц, что ведет к увеличению внутренней кинетической энергии. Следовательно, при изменении температуры рабочего тела (газа) изменяется и его внутренняя энергия.

Изменение внутренней энергии U не зависит от характера термодинамического процесса, а определяется только начальным и конечным состоянием системы (рабочего тела). ΔU1-2 = U2 – U1 = f (T2) – f (T1)

Энтальпия — теплосодержание (i) представляет собой сумму внутренней энергии (U) и энергии давления (pυ): i = U + pυ , Дж/кг.

Учитывая, что pυ = RT , имеем i = U + RT , Дж/кг.

Энтальпия характеризует способность рабочего тела (движущегося газа) совершать работу за счет внутренней (тепловой) энергии и энергии давления.

8.Теплоёмкость газа. Виды теплоёмкости. Уравнение Майера.

Теплоемкость характеризует одно из свойств какого-либо рабочего тела и представляет собой количество подводимой или отводимой теплоты соответственно при нагреве или охлаждении рабочего тела на 1 Кельвин. При данных исходных параметрах состояния (Т, р или Т) теплоемкость 1 кг рабочего тела определяется в бесконечно малом интервале температур

это удельная массовая (есть еще единицы

объема, 1 моля)

При теплообмене параметры состояния газа р и υ изменяются по -разному в жесткой и нежесткой термодинамических системах, соответственно υ = const,

р = var и р = const, υ = var. Cp = Cυ + R или Ср – Cυ = R

Это уравнение, связывающее Ср , Cυ и R, называются уравнением Майера.

Приведем порядок величин, входящих в это уравнение, например, для воздуха при стандартной температуре 288 К (15 °С): Ср = 1005 Дж/(кг·К); Cυ = 718 Дж/(кг·К); R = 287 Дж/(кг·К). Теплоемкости Ср и Cυ зависят от температуры, а их разность, численно равная значению газовой постоянной R, от температуры не зависит.

9.Сущность первого закона термодинамики. Аналитическое выражение первого закона термодинамики.

Подведенное извне количество теплоты Q к рабочему телу в общем случае расходуется на увеличение его внутренней энергии U и совершение работы расширения L против внешних сил. Принцип запрета perpetuum mobile.

q = U + L, Дж/кг , или в дифференциальной форме dq = dU + dL или dU = dq – dL.

10.Последовательность и объём расчёта термодинамических процессов.

В тепловых двигателях при их работе протекают разнообразные термодинамические процессы. Целью изучения термодинамических процессов является установление закономерностей изменения параметров состояния ТДС и особенностей преобразования энергии в этих процессах.

Знание указанных закономерностей имеет большое значение для понимания процессов, протекающих в элементах ГТД и ДВС. Анализ (или расчет) термодинамических процессов производится обычно в следующей последовательности.

1. Определяют уравнение процесса: исходя из условий протекания процессов и используя уравнение состояния идеального газа, находят уравнения

процесса в виде зависимостей p = f (υ); T = f (υ); T = f (p). 2. Определяют закон изменения параметров на основании уравнения процесса и уравнения состояния, используя известные по условиям задачи значения параметров состояния в начале процесса (p1, υ1, T1), в конце процесса (p2, υ2, T2), а если требуется, то и в промежуточных состояниях.

3.Осуществляют графическое построение процесса в рабочей «p–υ» диаграмме и тепловой «T–s» диаграмме.

4.Определяют величины, входящие в первый закон термодинамики. q = ∆U + L; T∆s = ∆U + pdυ

5. Определяют закон распределения энергии (α) для данного процесса по формуле α = ∆U/q. Все величины, указанные в п. 2 и 4, могут быть найдены как аналитически по уравнениям, так и графически с помощью рабочей «p– υ» диаграммы и тепловой «T–s» диаграммы. Поэтому любой расчет процесса всегда сопровождается графическим построением процесса в этих координатах.

11.Определение, осуществление, исследование основных (идеальных) термодинамических процессов.

-Изохорный Термодинамический процесс, протекающий при постоянном объеме

(удельном объеме) рабочего тела, называется изохорным (от греч. изос —

«равный» и хора — «пространство»). В авиационной технике процессы, близкие к изохорным, протекают:

в кислородной и воздушных системах воздушного судна при изменении высоты полета;

в отдельных элементах конструкции самолетов и вертолетов: в пневматиках колес, в амортизационных стойках, в бортовых баллонах со сжатыми газами при изменении температуры окружающей среды;

в камерах сгорания поршневых двигателей.

Исследование:

1.Условие протекания процесса и есть уравнение процесса υ = const. Используя уравнение состояния идеального газа, получим уравнение изохорного процесса через параметры состояния p = T υ R = (const)T или p = f (T).

2.Давление в изохорном процессе изменяется прямо пропорционально абсолютной температуре:

3.График

4. Определение величин, входящих в первый закон термодинамики.

12.Обобщающее значение политропных процессов. 13.Круговые процессы (циклы). Прямые и обратные циклы. 14.Цикл Карно. Теорема Карно.

15. Сущность второго закона термодинамики. Основные формулировки. 16.Второй закон термодинамики и энтропия.

17.Особенности термодинамического метода исследования циклов тепловых двигателей.

18 Схема устройства и принцип работы авиационных ГТД.

19.Идеальный цикл ГТД (цикл Брайтона - Стечкина). Расчёт и анализ идеального цикла.

20.Определение параметров рабочего тела в характерных точках идеального цикла ГТД. Работа и термический КПД идеального цикла.

21.Идеальный цикл ДВС с подводом теплоты при постоянном объёме (цикл ОТТО).

22.Идеальный цикл ДВС с подводом теплоты при постоянном давлении (цикл Дизеля).

23.Скорость звука. Число М. Дозвуковая, звуковая, сверхзвуковая скорости движения газа.

24.Распространение слабых возмущений в движущемся газе.

25.Обтекание сверхзвуковым потоком плоской стенки, выгнутых и вогнутых поверхностей. Работа и термический КПД идеального цикла.

26.Скачки уплотнения, их особенности. Изменение параметров потока в скачках уплотнения.

27.Уравнение неразрывности.

28.Уравнение первого закона термодинамики для движущегося газа. 29.Уравнение сохранения энергии.

30.Обобщённое уравнение Бернулли.

31.Уравнение Эйлера о количестве движения.

32.Уравнение Эйлера о моменте количества движения.

33.Уравнение профиля струи для энергоизолированного потока без трения. 34.Сопловые и диффузорные каналы. Основные закономерности течения газового потока в каналах переменного сечения.

35.Параметры заторможенного потока газа (полные параметры). 36.Скорость движения газа в сопле. Максимально-возможная скорость газа. 37.Критическая скорость и критические параметры газа.

38.Газодинамические функции и их использование при расчётах газовых потоков.

39.Условия получения дозвуковых, звуковых и сверхзвуковых скоростей течений газа.

40.Работа дозвукового и сверхзвукового сопла на расчётном и нерасчётном режимах.

41.Расход газа через сопло, факторы, влияющие на расход газа. 42.Особенности разгона газа и торможения потока газа при различных воздействиях.

43.Основные задачи теории теплообмена. Виды переноса тепла. 44.Температурное поле. Градиент температуры. Закон Фурье. 45.Теплопроводность плоских однослойных и многослойных стенок. 46.Конвективный теплообмен. Уравнение Ньютона.

47.Применение теории подобия к расчёту конвективной теплоотдачи. 48.Критерии подобия процессов конвективного теплообмена. Теоремы подобия.

49.Теплообмен излучением. Законы теплового излучения.

50.Особенности теплового излучения газов.

51.Защитные экраны.

52.Теплообменные аппараты, назначение, основные типы, их применение в авиационной технике.

53.Методы расчёта рекуперативных теплообменных аппаратов.

54.Способы повышения эффективности теплообменников.

55.Методы тепловой защиты элементов конструкции авиационных ГТД.